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实时任务在集群计算中的自适应容错调度研究

作　者: 王晓宇
导　师: 陆佩忠
学　校: 复旦大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 异构集群 实时系统 容错技术 服务级别 自适应算法 重叠技术 任务主拷贝/副拷贝 副拷贝主动状态/被动状态
分类号: TP338
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 69次
引　用: 1次
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内容摘要


集群系统由于其良好的扩展性和可用性,逐渐成为当前并行计算的主要平台。随着实时应用范围的扩大,对计算机处理能力的要求不断提高,集群系统由于能够很好地处理计算密集型和数据密集型的应用,成为了解决这一问题的平台。在集群系统中,为了提升已有资源的资源利用率,调度算法的改进和优化是关键。由于实时任务有时间限制性的要求,因此为了防止系统出错而导致的任务失败,在实时任务调度算法中还必须考虑容错问题。本文在已有文献的研究基础上,研究异构集群中对于有服务需求的实时任务的容错调度算法,以提高集群系统的整体性能。已知的实时调度算法可以分为静态调度算法和动态调度算法两种。静态调度算法主要调度状态预先已知的任务,动态调度算法主要调度动态地到达的状态预先未知的任务。静态调度算法可以在编译时期实施完毕并且效率较高,主要用于调度周期性的硬实时任务；动态调度算法的灵活性更好,应用更加广泛。本文介绍了经典的静态调度算法及其扩展算法,还介绍了动态调度算法中任务的安全需求模型,系统的可靠性模型,以及系统的可获得性模型等研究内容。由于容错技术是实时任务调度算法的基本要求,本文介绍了Primary/Backup容错技术在调度算法中的应用。本文研究的调度算法是一种动态的调度算法。在基于异构集群平台上,为了处理有服务需求的实时任务,如具有安全需求或质量需求等服务需求的任务,本文采用Primary/Backup容错技术,综合考虑了任务的时间限制、任务的服务需求、系统整体性能等方面,提出了一种灵活的自适应容错调度算法SAOL。该算法在尽量满足系统对任务的调度成功率的基础上,根据系统的负载情况自适应地改变任务的服务级别。同时,为了减少容错技术带来的资源分配冗余,算法中还包含了PB和BB两种重叠技术,力求最大限度地提高资源利用率。本文经过模拟实验,将SAOL算法和已有文献中的算法做比较分析,实验结果表明SAOL算法具有更好的整体性能和调度灵活性。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-7
第1章 绪论  7-14
  1.1 论文的背景  7-11
    1.1.1 并行计算及并行计算机  7-8
    1.1.2 目前世界高性能计算机的状况  8-9
    1.1.3 集群系统  9-11
    1.1.4 实时系统  11
  1.2 研究动机与研究内容  11-12
  1.3 本文的组织结构  12-14
第2章 实时任务容错调度概述  14-20
  2.1 实时任务的定义及分类  14-15
  2.2 实时调度的定义及分类  15-16
  2.3 实时调度策略  16-17
  2.4 容错技术  17-18
  2.5 实时任务在集群系统中调度算法的相关研究工作  18-20
第3章 实时调度经典算法及模型  20-36
  3.1 RM经典调度算法及扩展算法  20-25
    3.1.1 调度问题  20
    3.1.2 容错模式  20-21
    3.1.3 RM算法  21-22
    3.1.4 CCT测试  22-23
    3.1.5 RMFF算法  23
    3.1.6 Fault-Tolerant RMFF算法  23-25
  3.2 实时任务安全需求调度模型  25-30
    3.2.1 实时调度的安全需求任务模型  27-28
    3.2.2 安全需求开销模型  28-30
    3.2.3 安全需求的调度算法  30
  3.3 系统可靠性模型  30-32
  3.4 可获得性模型  32-36
第4章 基于服务需求的任务在异构集群中的自适应动态容错调度算法  36-51
  4.1 前言  36-38
  4.2 模型描述  38-43
    4.2.1 调度器模型  38
    4.2.2 任务模型及调度过程  38-41
    4.2.3 重叠技术  41-43
  4.3 算法描述  43-45
    4.3.1 算法伪代码  43-44
    4.3.2 算法分析及时间复杂度证明  44-45
  4.4 实验评估  45-49
    4.4.1 模拟方法和参数说明  46
    4.4.2 实验结果及分析  46-49
  4.5 小结  49-51
第5章 全文总结与展望  51-52
参考文献  52-55
致谢  55-56
攻读硕士学位期间发表论文情况  56-57

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 电子数字计算机（不连续作用电子计算机） > 各种电子数字计算机
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